CN102013536B - 一种液流式锂-空气电池 - Google Patents
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Abstract
一种液流式锂-空气电池,包括电池本体,电池本体的正极水性电解液配置有一个由泵、节温器、储液罐、热交换器组成的外循环回路,电池本体由固体电解质隔膜将其分成两部分,一部分包括负极金属锂和负极有机电解液,另一部分包括正极空气电极和正极水性电解液,在发电和充电过程中,正极电解液由泵驱动形成循环流动,在电池温度过低时,热交换器对正极电解液加热;在电池温度较高时,热交换器对正极电解液进行冷却,在温度低时,节温器使正极电解液形成不经过储液罐的小循环,在温度高时,节温器使正极电解液形成经过储液罐的大循环,本发明具有电池容量大,对环境温度适应性好,使用灵活的优点。
Description
技术领域
本发明属于金属-空气电池技术领域,具体涉及一种液流式锂-空气电池。
背景技术
锂-空气电池容量比锂离子电池高,但是,在锂-空气电池中,锂离子与氧反应生成的氧化锂容易沉积在空气电极上,阻断堵塞电解液与空气的接触,使发电能力衰竭。日本产业技术综合研究所公开了一种锂-空气电池体系,在金属锂的负极使用有机电解液,而在正极的空气一侧使用水性电解液,在两种电解液之间设置只有锂离子穿过的固体电解质隔膜,将两者隔开防止电解液混合,这样解决了在空气电极出现氧化锂沉积的问题,锂离子在正极电解液内主要以可溶性氢氧化锂形式存在。但是,这种方案,电池发电容量受正极水性电解液的容量限制,电解液太多会增加正极阻抗,过少会析出氢氧化锂沉淀。而且,这种电池温度调控不便。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种液流式锂-空气电池,具有电池容量大,对温度调控方便,使用灵活的优点。
为了达到上述目的,本发明采取的技术方案为:
一种液流式锂-空气电池,包括电池本体1,电池本体1的正极水性电解液5配置有一个外循环回路,正极水性电解液5的一端和泵7的入口联通,泵7的出口和节温器8的入口联通,节温器8的第一出口和储液罐9的入口联通,储液罐9的出口和热交换器10的入口联通,热交换器10的出口和正极水性电解液5的另一端联通,节温器8的第二出口和热交换器10的与储液罐9的出口相联通的入口直接联通。
所述的电池本体1包括负极金属锂2、负极有机电解液3、固体电解质隔膜4、正极空气电极6、正极水性电解液5,固体电解质隔膜4将电池本体1分成两部分,一部分包括负极金属锂2和负极有机电解液3,负极金属锂2位于负极有机电解液3中,另一部分包括正极空气电极6和正极水性电解液5,正极空气电极6位于正极水性电解液5中。
所述的电池本体1为单节电池或多节电池构成的电池组。
所述的节温器8能够由三通替代。
本发明的工作原理为:在发电和充电过程中,正极电解液5由泵7驱动形成循环流动,泵7使电池内正极电解液腔形成负压,防止沉淀物堵塞空气电极微孔,在电池温度过低时,热交换器10对正极电解液5加热;在电池温度较高时,热交换器10对正极电解液5进行冷却,在温度低时,节温器8使正极电解液5形成不经过储液罐9的小循环,在温度高时,节温器8使正极电解液5形成经过储液罐的大循环。
本发明的补电模式分为两个模式,第一种模式:在该锂-空气电池上充电,用泵7使正极电解液5在由节温器8、储液罐9、热交换器10组成的外循环回路循环;第二种模式:更换正极电解液5,包括由泵7、节温器8、储液罐9、热交换器10组成回路里的电解液,补充负极金属锂2。
本发明的优点表现在:本发明通过正极电解液的循环,解决了电池本体内正极电解液容量不能过多或过少的问题,防止了氧化锂堵塞空气电极的现象,同时可很好地控制电池温度;本发明可以采用直接充电模式,操作方便,也可以采用更换电解液补充金属锂的模式,快速补电,本发明具有电池容量大,对环境温度适应性好,使用灵活的优点。
附图说明
附图是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细描述。
参照附图,一种液流式锂-空气电池,包括电池本体1,电池本体1的正极水性电解液5配置有一个外循环回路,正极水性电解液5的一端和泵7的入口联通,泵7的出口和节温器8的入口联通,节温器8的第一出口和储液罐9的入口联通,储液罐9的出口和热交换器10的入口联通,热交换器10的出口和正极水性电解液5的另一端联通,节温器8的第二出口和热交换器10的与储液罐9的出口相联通的入口直接联通。
所述的电池本体1包括负极金属锂2、负极有机电解液3、固体电解质隔膜4、正极空气电极6、正极水性电解液5,固体电解质隔膜4将电池本体1分成两部分,一部分包括负极金属锂2和负极有机电解液3,负极金属锂2位于负极有机电解液3中,另一部分包括正极空气电极6和正极水性电解液5,正极空气电极6位于正极水性电解液5中。
所述的电池本体1为单节电池或多节电池构成的电池组。
所述的节温器8能够由三通替代。
本发明的工作原理为:在发电和充电过程中,正极电解液5由泵7驱动形成循环流动,泵7使电池内正极电解液腔形成负压,防止沉淀物堵塞空气电极微孔,在电池温度过低时,热交换器10对正极电解液5加热;在电池温度较高时,热交换器10对正极电解液5进行冷却,在温度低时,节温器8使正极电解液5形成不经过储液罐9的小循环,在温度高时,节温器8使正极电解液5形成经过储液罐的大循环。
本发明的补电模式,分为两个模式,第一种模式:在该锂-空气电池上充电,用泵7使正极电解液5在由节温器8、储液罐9、热交换器10组成的外循环回路循环;第二种模式:更换正极电解液5,包括由泵7、节温器8、储液罐9、热交换器10组成回路里的电解液,补充负极金属锂2。
附图中:1为电池本体;2为负极金属锂;3为负极有机电解液;4为固体电解质隔膜;5为正极水性电解液;6为正极空气电极;7为泵;8为节温器;9为储液罐;10为热交换器。
Claims (3)
1.一种液流式锂-空气电池,包括电池本体(1),其特征在于:电池本体(1)的正极水性电解液(5)配置有一个外循环回路,正极水性电解液(5)的一端和泵(7)的入口联通,泵(7)的出口和节温器(8)的入口联通,节温器(8)的第一出口和储液罐(9)的入口联通,储液罐(9)的出口和热交换器(10)的入口联通,热交换器(10)的出口和正极水性电解液(5)的另一端联通,节温器(8)的第二出口和热交换器(10)的与储液罐(9)的出口相联通的入口直接联通;
其中,所述的电池本体(1)包括负极金属锂(2)、负极有机电解液(3)、固体电解质隔膜(4)、正极空气电极(6)、正极水性电解液(5),固体电解质隔膜(4)将电池本体(1)分成两部分,一部分包括负极金属锂(2)和负极有机电解液(3),负极金属锂(2)位于负极有机电解液(3)中,另一部分包括正极空气电极(6)和正极水性电解液(5),正极空气电极(6)位于正极水性电解液(5)中。
2.根据权利要求1所述的一种液流式锂-空气电池,其特征在于:所述的电池本体(1)为单节电池或多节电池构成的电池组。
3.根据权利要求1所述的一种液流式锂-空气电池,其特征在于:所述的节温器(8)能够由三通替代。
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